Opere di versante

Hanno lo scopo di stabilizzare il versante e quindi di evitare un apporto rapido dell’acqua (corrivazione: tempo che l’acqua impiega a scendere dal versante) e di rallentare l’apporto di materiale solido nel corso d’acqua.
La classe delle opere di versante si divide in due categorie: le opere superficiali e le opere profonde. Le opere profonde hanno la funzione di impedire le frane.

Danni alle opere
L’opera è:
in dissesto strutturale, quando è compromessa la struttura;
interrata o in deposito, quando il materiale solido accumulato contro o sull’opera impedisce la funzione per cui era stata realizzata;
scalzata o erosa, se l’acqua ha scavato le fondazioni o le ha rese sospese; colpisce la base delle briglie o dei ponti costruiti male;
sifonata, quando l’acqua si è aperta una via di scorrimento al di sotto delle fondazioni, mettendo a rischio la stabilità stessa dell’opera; è dovuto al fatto che l’acqua penetra nella struttura ed esce dall’altra parte asportando materiale fine. È un pericolo per gli argini nel dorso fluviale ed è un fenomeno naturale.

Se ho un argine esondabile devo consultare la normativa. L’opera deve resistere con una piena che ha un tempo di ritorno di 30 anni. Se, invece, sono pere per la sicurezza delle persone allora il tempo di ritorno deve essere lunghissimo (la legge dice 200 anni).
Il franco idraulico è lo spazio che c’è tra il livello dell’acqua e il livello oltre il quale la piena diventa pericolosa (spazio tra il livello del fiume e il livello dove inizia a uscire dall’argine). Nel caso di ponti, è l’altezza dove tutta la luce del ponte viene occupata dalla sezione fluviale; quando la luce viene occupata il ponte si comporta anche come uno sbarramento e crolla dopo poco. Con riferimento specifico alle opere di ingegneria naturalistica, non si deve rivegetare fino al livello del fiume perché, in caso di piena, la vegetazione viene strappata, causando sbarramenti temporanei, che possono abbassare il franco idraulico. C’è anche, quindi, un franco idraulico corrispondente all’altezza dove si inizia a rivegetare e dipende dal tipo di vegetazione che voglio mettere (se metto alberi il franco idraulico è di 20-50 anni).
Per calcolare il franco idraulico dobbiamo individuare il bacino idrografico, delimitato dagli spartiacque idrogeologici, e il tempo di corrivazione della piena, ovvero il tempo il tempo che la goccia più distante ci mette ad arrivare alla nostra opera.
Il tempo di corrivazione si determina con la formula di Touron, che si basa sulle caratteristiche geometriche del bacino. Oppure si può usare la formula di Giandotti:

Se vado a prendere tempi più lungi ci sarà un giorno in cui pioverà più della media.
n è una costante che ci dice che rapporto c’è tra quanto piove e quanta acqua si infiltra. Normalmente si arriva a valori di h = 40 t0,5c in 200 anni; da questa posso calcolare la portata massima con la formula di Giandotti. La formula dipende da parametri climatici, quindi va bene in Europa e per il Piemonte e, in particolare, posso usare la formula che mi mette inrelazione la portata massima con la superficie. Devo trasformare la portata in velocità perché il flusso si mantiene costante. La cosa migliore è tarare la misura di velocità del flusso dell’alveo.
Il coefficiente di Manning (coefficiente di scabrezza n) si calcola tenendo conto delle caratteristiche dell’alveo. In realtà, mi serve sapere se l’opera che sto progettando modifica o meno la velocità negativamente e di quanto la modifica.
Se la velocità è uguale a 15 m/s e in natura ho una ostruzione apprezzabile n3 = 0,025. La sommatoria degli n è uguale a 1,12. Se costruisco un’opera che mi toglie le ostruzioni:

Il coefficiente di Stricker è l’inverso del coefficiente di Manning e cambiando un parametro posso vedere di quanto varia la velocità. È semplicemente una sommatoria.
Nel trasporto solido si arriva a valori talmente empirici che entra in gioco il fattore di sicurezza, che è un coefficiente che si aggiunge per tutelarsi dagli errori di calcolo.
La resistenza al trascinamento è la sollecitazione massima sopportata da un’opera prima che avvenga lo spostamento e dipende dal peso specifico dell’acqua che varia in base al carico solido.
Il raggio idraulico in fiumi grandi è praticamente il fondo dell’alveo e si parla dell’altezza del pieno libero della corrente.